Мартеновская печь, ее история и современная реальность

Мартеновская печь, ее история и современная реальность

Промышленные

Автор admin На чтение 6 мин Просмотров 977 Опубликовано 16.05.2018

Мартеновские печи — настоящий символ подъема промышленности в России (СССР) середины XX века. Недаром им посвящены песни про рабочих-металлургов и сталеваров, сняты художественные фильмы. В этой статье будет представлена история создания таких устройств, их прошлое и настоящее.

Что такое мартеновская печь?

Печь мартеновского типа – особая металлургическая установка, в которой из лома железа и чугуна получается сталь.

С помощью конвективных потоков раскаленной газовоздушной смеси происходит сам процесс нагревания, а также дальнейшего плавления материала в сталь с нужным химическим составов и качеством.

Ниже представлено фото установки и сталевара, обслуживающего ее, а также контролирующего процесс выплавки металла:

История появления

Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени – это официальная дата изобретения мартеновской печи.

Во второй половине XIX века данные конструкции стали настоящим прорывом в сталелитейном производстве.

В России первый такой цех появился в 1870 году на Сормовском заводе под Нижним Новгородом. В его создании принимал активное участие инженер А. Износков.

Благодаря интенсивному развитию промышленности в СССР, в 30-ые годы XX века, к началу Великой Отечественной войны, этот комбинат стабильно обеспечивал советскую армию запасными деталями, частями корпусов из стали и чугуна для военной техники.

Устройство

Мартен имеет две ванны (рабочие пространства), перекрытые сводом. Основными элементами, представляющими устройство мартеновской печи, являются:

• Корпус, состоящий из передней и задней стенок, а также ее свода, не прикасающегося со шлаком.
• Головки, оснащенные каналами, расположенными вертикально. Через них происходит газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также подается топливо.
• Шлаковики воздушного и газового типа, в них происходит сбор и накопление крупнофракционной плавильной пыли.
• Регенераторы, которые обеспечивают стабильную температуру подаваемого газа и воздуха, за счет тепловой энергии, выходящей из рабочей камеры.
• Труба для отвода дыма и газов.
• Котел-утилизатор.
• Реверсивно-регулирующие клапаны, их функция состоит в выведении продуктов сгорания, а также в правильной подаче газового топлива и воздуха в камеру.

Ниже приведены типовые схемы устройств:

Принцип работы

Мартен – это пламенный отражающий механизм, который действует по принципу регенерации металла. В рабочем пространстве происходит сжигание природного газа или мазута.

Температура может достигать 18000 градусов Цельсия. Такой высокий уровень температуры поддерживается с помощью регенерации тепловой энергии печных газов.

Описание принципа работы:

1. Подогретый до 1200 – 1250 градусов газ попадает в рабочую камеру, где происходит процесс его смешивания с топливом. Возникающий факел направляется на закладку шихты и происходит выплавление металла из нее.
2. В свою очередь, отработанные газы, в смеси с шихтовой пылью, удаляются через дымоход в атмосферу, подвергаясь фильтрации в регенераторе. По завершении цикла, с помощью клапанов, происходит переключение регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении, благодаря симметричной конструкции мартена.
3. Процесс получения стали в такой установке длится несколько часов. Во время работы сталевар осуществляет контрольную выемку расплава специальным приспособлением, после чего направляет ее в цеховую лабораторию для определения процентного соотношения металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и прочих.
4. По результатам такого анализа, в рабочую камеру добавляются специальные присадки, улучшающие качество стали. В конце процесса производится процедура удаления кислорода из расплава с помощью раскислителей, ими являются ферромарганец, алюминий и ферросилиций.

Виды и разновидности мартеновских плавок

Производство стали в устройствах этого вида можно разделить на два основных способа: скрап-рудный процесс и скрап-процесс.

• Рудный процесс.
• Скрап-процесс характеризуется большим количеством металлолома в шихте, предельного чугуна в ней 30 – 45%.
• Скрап-рудный процесс предусматривает плавку смеси лома и железной руды, содержание жидкого чугуна в ней больше и составляет 55 – 75%.

На качество получаемой стали влияет и футеровка стенок печного агрегата. Когда была изобретена установка, об этом сильно не задумывались, но позже стали понятны механизмы получения того или иного вида стали с определенными свойствами.

Существует основная и кислая футеровка:

• Основная футеровка применяется для получения конструкционных, марганцовистых, хромистых, низколегированных сталей.
• Кислая футеровка – для высоколегированных качественных сталей с минимальным содержанием примесей.

Отличие от доменной печи

Отличие доменной печи и мартеновской состоит в способе закладке шихты, а также в методах отвода и подачи газов в рабочее пространство установок.

Доменные агрегаты могут быть электрическими, в то время как мартены работают только на газу или жидком топливе. Печь мартеновского типа состоит из нескольких рабочих камер, а домна – это один большой резервуар шахтного типа.

Доменная/мартеновская печь – отличия их состоят и в атмосфере внутри камер. Домны способны работать с нейтральными или восстановительными атмосферами при различных режимах давления.

Это повышает производительность, а также количество выплавляемого металла на единицу объема шихты. Так, в отходах доменного производства содержится в 10 раз меньше остаточного железа, чем в шихте, оставшейся после мартенов.

Плюсы и минусы

Основными достоинствами мартена являются:

• Хорошее качество продукции.
• Возможность осуществлять контроль качества выплавляемого металла в процессе работы установки.
• Простота управления и обслуживания.
• Низкие требования к качеству исходного сырья.
• Способность переплавлять металлолом.
• Возможность применения присадок и добавок, улучшающих качество стали.

Но отрицательных моментов у конструкций больше, они следующие:

• Низкая экономичность;
• Высокое количество отходов металла;
• Сложность и дороговизна ремонтных работ;
• Невозможность получить сталь высокого качества;
• Долгое время плавки металла;
• Большой расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте;
• Недопустимо высокое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу;
• Вредные и опасные условия труда у рабочих;
• Малая производительность труда.

Используются ли эти печи сейчас?

Сейчас подобные агрегаты практически не применяются. Несколько заводов, использующих производство стали в печах, по типу мартеновских, еще функционируют в Китае, Украине, Индии и странах «третьего мира».

Это обусловлено их малой рентабельностью, а также особо вредными условиями труда работников, занятых в мартеновском производстве.

По степени загрязнения окружающего воздуха промышленными выбросами и аэрозолями, эти топки занимают одно из первых мест. Именно поэтому, с начала XXI почти все мировые производители металла отказались от подобных устройств в пользу современных сталеплавильных агрегатов.

Что сейчас используют вместо мартеновских печей?

Шестидесятые года XX века ознаменовались изобретением новых прогрессивных методов получения качественной стали, таких как электрическая выплавка и кислородно-конвертерный способ.

Получение стали в мартеновских печах постепенно прекращалось. Перестали строиться новые установки, последняя печь данного вида была построена в 1970 году.

Физический износ мартеновских установок постепенно сводит подобное производство металла к нулю, во всем мире на сегодняшний день таким способом выплавляется всего 2% от общего объема изготавливаемой стали. На смену мартенам пришли такие печи:

1. Электродуговые.
2. Шахтные печи
3. Вакуумные.

Вывод

Прошло уже более 150 лет с того момента, когда была создана мартеновская печь. Технологии плавления металла сильно шагнули вперед, были разработаны новые экономичные и экологически безопасные виды плавки стали. Однако, именно изобретение мартенов дало мощный толчок к росту промышленности.

Благодаря таким устройствам, увеличение промышленного производства в XX веке достигло небывалых темпов. Сейчас выплавка стали в мартенах в мире практически прекращена, но этот агрегат навсегда останется символом стремительного развития машиностроения и металлургии в умах многих поколений.

https://pechnoy.guru/pechi/promyshlennye/martenovskaya-pech.html